Эволюция прямохождения у млекопитающих оказалась нелинейной и полной сюрпризов

Новое исследование в PLOS Biology под руководством доктора Роберта Броклхерста (Гарвард) переворачивает устоявшиеся представления о том, как предки млекопитающих перешли от «растопыренной» походки ящериц к прямохождению (парасагиттальной походке), при которой конечности расположены под телом.

Учёные проанализировали форму и биомеханику плечевой кости (humerus) более чем у 60 ископаемых нептичьих синапсид и 140 современных животных (млекопитающих, рептилий, амфибий). Используя новую методику картирования поверхности кости, они измерили такие параметры, как распределение массы, рычаги мышц и степень скручивания (torsion), которые коррелируют с типом локомоции.

Ключевые выводы:

• Нелинейный путь: Эволюция не шла по прямой: от растопыренных пеликозавров → к более прямым терапсидам → цинодонтам → современным млекопитающим. Вместо этого исследователи обнаружили «всплески инноваций» и эволюционные эксперименты.
• Позднее приобретение: Полностью парасагиттальная походка, характерная для современных млекопитающих, развилась относительно поздно в истории линии. Один из ископаемых, близкий родственник современных сумчатых и плацентарных, уже демонстрировал черты, соответствующие современной походке.
• Уникальность синапсид: Ранние синапсиды не были просто «копиями» современных рептилий. Их конечности функционировали иначе, чем у ящериц или крокодилов, представляя собой уникальные адаптации.
• Вызов догмам: Работа опровергает идею о постепенном и раннем изменении осанки. Прямохождение оказалось поздним эволюционным новшеством, а не ранней определяющей чертой линии млекопитающих.

Для анализа столь разнообразных костей команде пришлось переработать существующий пакет программного обеспечения R, создав новый инструмент для «срезового» лэндмаркинга.

Исследование знаменует собой первый крупномасштабный эволюционный анализ осанки млекопитающих с использованием количественной биомеханики. Теперь команда строит детальные модели передних конечностей выбранных ископаемых видов, чтобы понять, как функционировали суставы и мышцы у древних животных.